本文關(guān)鍵詞：微機(jī)械陀螺的發(fā)展現(xiàn)狀，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第 33卷 2003

第3期 8

力

學(xué)

進(jìn)

展

從1 〕

.

33

No

.

3

年

月

25日

A D、 A N C E S IN r

M E C H A N IC S

A g 25

u

2003

微機(jī)械陀螺的發(fā)展現(xiàn)狀 李新剛袁建平 ,

‘

西北工業(yè)大學(xué)航天工程學(xué)院

西安

7100

2 7

摘

要

MEMs隨著對(duì)微電子機(jī)械系統(tǒng) ( )的深入研究和取得的進(jìn)展 , 、

,

屬于 M E M S研究?jī)?nèi)容之一的微機(jī)械陀螺 .

,

在汽車工業(yè)需求的推動(dòng)下

已經(jīng)成為過(guò)去幾十年內(nèi)廣泛研究和發(fā)展的主題 、

微機(jī)械陀螺與傳統(tǒng)機(jī)械式陀螺 , 、

、

固體陀

螺

、

光學(xué)陀螺等相比 .

,

具有成本低 、

尺寸小

、

重量輕

可靠性高等優(yōu)點(diǎn)其精度正不斷得到提高 、

,

應(yīng)用領(lǐng)域也隨之 ,

不斷擴(kuò)大

本文首先簡(jiǎn)要介紹了微機(jī)械陀螺的定義及特征 、 .

性能指標(biāo)

、

工作原理 ,

分類以及加工技術(shù)

隨后對(duì)已出

現(xiàn)的不同類型微機(jī)械陀螺的結(jié)構(gòu)加工方式工作原理以及性能進(jìn)行了綜述 發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望關(guān)鍵詞 ,

最后對(duì)微機(jī)械陀螺的商業(yè)化現(xiàn)狀以及

M E M S微機(jī)械

,

陀螺

,

哥氏加速度加工

,

1

引

言

德文縮寫(xiě) ) 2

、

鍵合與化學(xué)機(jī)械磨光等

2一4【}

微機(jī)械的研究與制造已形成了一個(gè)廣泛的領(lǐng)

微機(jī)械陀螺的工作原理 v ib大部分微機(jī)械陀螺屬于振動(dòng)陀螺 ( a tr r o

域在歐洲稱為微系統(tǒng)技術(shù) M ,

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,

m在日本稱為微機(jī)械 ( s y s te e ll

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)在其他 ,

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m國(guó)家則稱為微電子機(jī)械系統(tǒng) M E M S ( m ee r

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,

vG

)本文所述的微機(jī)械陀螺均指振動(dòng)陀 ,

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)

.

1998 u

年歐洲的 e ti o n a

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(

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螺

.

振動(dòng)陀螺的基本工作原理都是產(chǎn)生并檢測(cè)哥氏 ,

將 M s T定義為[:] l ,

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)微結(jié)構(gòu)產(chǎn)品是具有微米尺度的結(jié) lt i u n f e lm i

r o sy s te

m

加速度家 G G .

也即利用哥氏效應(yīng)使陀螺結(jié)構(gòu)的 . .

2

個(gè)振動(dòng)

模態(tài)之間產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換 de e o r io

哥氏加速度是以法國(guó)科學(xué)

構(gòu)其技術(shù)功能由微結(jié)構(gòu)的形狀提供微系統(tǒng)組合了幾個(gè)微結(jié)構(gòu)部分并最優(yōu)化成為一個(gè)整體來(lái)提供一種或幾種特定的功能在許多情況下包括微電子本 , .

,

lis

1 7 9 2、 1 8 4 3 )命名的出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn) ( ,

,

坐標(biāo)系中的表征加速度其與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)速率

”

成比例量塊 尸

.

文沿用 M E M S名稱通常而言 .

.

用圖 ,

1

可以理解振動(dòng)陀螺的基本原理 x

,

其中質(zhì)

x

,

M E M S的特征尺寸量級(jí)在微米到毫

固連在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的 ;

y平面 o v

,

假定其沿 ,

米之間微傳感器具有尺寸小 .

輸出信號(hào)微小 ,

,

與宏

軸方向以相對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的速度系繞負(fù)軸以角速度 r

運(yùn)動(dòng)

旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) p ,

觀外界有特殊接口等特點(diǎn)事實(shí)上微傳感器本身不 能作為一個(gè)完整的實(shí)體存在不僅需要敏感的微結(jié)構(gòu) ,

。

旋轉(zhuǎn)

.

因哥氏效應(yīng)產(chǎn)生哥氏

o力的公式為 F c

二一Zm

!

‘

x

叫則質(zhì)量塊

,

在旋轉(zhuǎn)

部分還需要接中 ,

,

口和封裝 3

.

在微傳感器的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)個(gè)部分 、 .

坐標(biāo)系的正 用在質(zhì)量塊

y

軸產(chǎn)生哥氏力 .

凡

o r

二 2二

。v 。r

其中。

需要同時(shí)包括以上 、

為質(zhì)量塊尸的質(zhì)量 、

可以看出哥氏力 。 ,

凡

直接與作

M E M s技術(shù)包括硅材料照相平板材料生長(zhǎng)與

沉積

摻雜

、

體微機(jī)械加工 (最早始于 2 0世紀(jì) 6 0年 、

質(zhì)量塊在

y

上的輸入角速度成正比并會(huì)引起軸方向的位移獲得該位移的信息也即 尸 。

,

代末

,

指涉及到對(duì)硅基層的加工技術(shù) ) , 、

表面微機(jī)械 n o

獲得輸入角速度 ,

的信息

.

0世紀(jì) 8加工 (始于 2 0年代僅涉及對(duì)晶片表面進(jìn)行

概而言之振動(dòng)陀螺的振動(dòng)部件受到驅(qū)動(dòng)而工作在第一振動(dòng)模態(tài) (又稱驅(qū)動(dòng)模態(tài) ) (如圖 1質(zhì)量塊尸 x沿軸運(yùn)動(dòng) )當(dāng)與第一振動(dòng)模態(tài)垂直的方向有旋轉(zhuǎn) ,

加工的技術(shù) )

L IG A

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平板印刷 )( 一

電鑄板 (電鍍 )和澆鑄的 :

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收稿日期

200 2。小2 7

,

修回日期

200 3 01 22 一 一

289

  本文關(guān)鍵詞：微機(jī)械陀螺的發(fā)展現(xiàn)狀，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：198901